Seismic design provisions for wood sheathed / cold-formed steel (CFS) framed shear walls and CFS strap braced walls are available in the AISI S213-07 Standard. However, the National Building Code of Canada (NBCC), as well as the CSA S136 and the AISI S213 Standards, at present, do not address the seismic design of steel sheathed / CFS framed shear walls for use in Canada. The existing design guidelines for CFS framed shear walls are based on data obtained from static tests carried out under both monotonic and reversed cyclic loading protocols. The objective of this research was to develop seismic design provisions for the CFS framed shear walls forming part of the seismic force resisting system of a building, with the intent to recommend that they be included in the NBCC and AISI S213. The approach involved shake table testing of single- and double-storey CFS framed steel and wood sheathed shear walls, numerical modeling of the tested shear walls, and, lastly, non-linear time history dynamic analyses of building archetypes following the Federal Emergency Management Agency (FEMA) P695 methodology. Overall, seven wood sheathed and ten steel sheathed CFS framed shear walls were tested on the Ecole Polytechnique de Montréal structural laboratory shake table. The wall specimens were full-scale single- and double-storey walls and, most, were constructed with the blocking in the CFS frame. A wood sheathed shear wall was tested with a gypsum panel on one side of the specimen in order to investigate the effects of non-structural components. The dynamic test program included impact tests, harmonic forced vibration tests, and ground motion tests representative of the seismic hazard in Quebec and Vancouver, Canada. The seismic performance of the dynamically tested shear walls, i.e. force vs. displacement hysteretic behaviour and failure modes, was primarily similar to the static tests. Inclusion of the blocking increased the shear strength of the tested shear walls by almost 50%. OpenSees software was used for the numerical modelling of the dynamically tested walls. The inelastic behaviour of the shear walls was replicated by using the Pinching04 material; additional zerolength spring elements were included in the model to represent frame stiffness, anchor rod stiffness and the CFS framing. The wall models were calibrated based on the results of the dynamic tests, as well as data obtained from the calibration of previously performed static tests. Moreover, to provide experimental data to complete the model calibration procedure a series of static tests was conducted on blocked CFS bare frames and stud-to-track connections. The archetype buildings (twelve in total) were two, four and five storey office and residential buildings located in Halifax, Montreal and Vancouver, Canada. The buildings designed with Rd = 2.0 and Ro = 1.3 satisfied the FEMA P695 collapse capacity requirements. Inclusion of gypsum panel in two of the archetype buildings increased the collapse margin ratio by 20% on average. / Dispositions de conception sismique pour les murs de contreventement encadrés de l'acier formé à froid (CFS) ou gainés en bois sont disponibles dans les normes AISI S213-07. Toutefois, le Code national du bâtiment du Canada (NBCC), la CSA S136 et les normes AISI S213, à l'heure actuelle, ne répondent pas à la conception sismique pour les murs de contreventement encadrés en CFS pour utilisation au Canada. La directive existante sur la conception des murs de contreventement encadrés en CFS est basé sur les données obtenues à partir des essais statiques menés sous les protocoles de chargement cyclique monotones et aussi inversées.Cette recherche visait à élaborer des dispositions de conception sismique pour les murs de contreventement encadres en CFS comme une partie du système de résistance contre des forces sismiques de bâtiment. Ces conceptions peuvent être inclus dans le NBCC et AISI S213. Cette approche a consisté les essais avec la table de vibration sur les murs de contreventement, sur une ou deux étages, encadrés en CFS ou gainés en bois, la modélisation numérique des murs de contreventement, et enfin, analyses non linéaires dynamiques de construction de archétypes suivant la méthodologie de la Federal Emergency Management Agency (FEMA) P695. Au total, sept murs de contreventement gainés en bois et dix encadrés en CFS ont été mesurées en utilisant la table de vibration au laboratoire de structure de l'Ecole Polytechnique de Montréal. Les échantillons de mur étaient de pleine échelle en simple ou double étages et, la plupart, ont été faites avec un blocage dans le cadre CFS. Un mur de contreventement gainé en bois a été testé avec un panneau de gypse dans un côté de l'échantillon afin d'étudier des effets des éléments non structurels. L'essai dynamique a compris des testes de choc, de vibration harmonique forcée, et de mouvement du sol, représentant le danger sismique au Québec et à Vancouver, au Canada. La performance sismique des murs de contreventement, c'est à dire la force contre le comportement hystérétique de déplacement des modes de défaillance, était essentiellement similaire aux essais statiques. Inclusion du blocage augmente la résistance des murs de contreventement de près de 50%. Le logiciel OpenSees a été utilisé pour la modélisation numérique des murs qui était dynamiquement testés. Le comportement inélastique des murs de contreventement a été reproduit en utilisant le matériel Pinching04; des éléments de ressort supplémentaire de longueurs zéro ont été inclus dans le modèle pour représenter la rigidité du cadre, de la tige d'ancrage et le cadrage CFS. Les modèles des murs ont été calibrés sur la base des résultats des essais dynamiques, ainsi que les données obtenues par la calibration des testes statistiques qui obtenues auparavant. En outre, pour fournir des données expérimentales pour compléter la procédure de calibration du modèle, une série de tests statiques a été fait sur des cadres en CFS bloqués et les connexions stud-to-track. Les bâtiments (douze au total) étaient en deux, quatre, et cinq étages de type commercial et résidentiel à Halifax, Montréal et Vancouver, au Canada. Les bâtiments conçus avec Rd = 2.0 et Ro = 1.3 satisfait aux exigences de capacité d'effondrement FEMA P695. L'inclusion de panneau de gypse dans deux des bâtiments archétype augmente le ratio de CMR de 20% en moyenne.

Carbonation curing of fresh concrete at early age and the feasibility to integrate the technology into precast concrete production were investigated. It was found that equilibrium of relative humidity between ambient environment and interior concretes was not possible to achieve in early carbonation of fresh concrete even with preconditioning. Instead, the degree of carbonation was dominated more by the water content in the concrete than by its internal humidity. A fan-drying precondition seemed to be necessary and practically feasible to justify the water content in industry scale application. The process was applied to the production of precast lightweight concrete panels and normal weight hollow core concrete slabs. The lightweight aggregates were utilized as internal water reservoirs to balance the moisture equilibrium during preconditioning, carbonation reaction and subsequent hydration. Water movement from the internal reservoirs was postulated by resistivity measurements; and was further verified in terms of CO2 uptake, strength development, plastic shrinkage compensation and alkalinity regain. A near-surface diffusion carbonation curing was developed to partially replace the heat curing in hollow-core concrete slab production. The hollow core slab so produced had shown much better strength than the hydration reference or by the heat curing alone, with reduced porosity and less vulnerability to delayed ettringite formation. Besides the technical benefits, CO2 sequestration potential is an added value to the process. An average 15% CO2 uptake could lead to sequestration of approximately 10,000 tonnes of CO2 per year by precast hollow-core concrete plants in Canada alone. / La carbonatation du béton frais effectuée à son plus jeune âge, ainsi que la possibilité de potentiellement intégrer cette technologie dans la production du béton préfabriqué a été analysé dans cette étude. Il a été constaté que l'équilibre de l'humidité relative entre l'intérieur du béton et le milieu ambiant dans lequel il se trouve n'était pas possible à établir au début du processus préalable de la cure du béton frais par carbonatation. De plus, la quantité d'eau présente affecte le degré de carbonatation bien plus que l'humidité relative interne. Le séchage préalable du béton par ventilateurs d'es trouvé nécessaire et pratique afin de justifier la présence d'eau à l'échelle industrielle. Le processus a été utilisé pour la production des panneaux de béton préfabriqué de poids léger, ainsi que pour les dalles de béton alvéolées de poids ordinaire. L'utilisation des granulats légers en tant que réservoirs d'eau internes a servi à balancer l'humidité d'équilibre durant le déroulement de tout le processus, voir du début de l'étape préalable, durant la période de carbonatation jusqu'à l'hydratation postérieure. La circulation d'eau des réservoirs internes est due aux mesures de résistivité; ceci a été validé en termes de l'étendu de carbonatation, du développement de la résistance mécanique, par la compensation du rétrécissement plastique, et par le regain de l'alcalinité. De plus, la carbonatation dynamique près de la surface du béton a été conçue afin de partiellement remplacer le procédé d'étuvage compris dans la production de dalles de bétons alvéolées. Ce type de dalles a démontré un bien meilleur niveau de résistance mécanique que celui atteint par les dalles ordinairement hydratées ou par les dalles étuvées. En plus d'avoir une meilleure résistance, ces dalles possèdent moins de porosité et sont moins vulnérables au développement tardif d'ettringite. Outre les avantages techniques, la possibilité de séquestration du CO2 est un gain ajouté au procédé. En moyenne, un contenu de 15% de CO2 dans la production Canadienne des dalles de bétons alvéolées pourrait séquestrer 10,000 tonnes de CO2 chaque année.

River ice jams can cause many problems including extreme flooding, damage to structures, interference with navigation, and restrictions on hydropower operations. Their annual cost to the Canadian economy has been estimated to be nearly one hundred million dollars. This thesis explores the application of smoothed particle hydrodynamics (SPH) to river ice flows. SPH is a meshless method used to solve fluid dynamics problems, whereby the fluid is replaced by a set of particles that move with the flow. This method is particularly well suited to modelling complex free-surfaces and moving solid boundaries. The main contributions of this study were the new developments made to an existing SPH code enabling the accurate simulation of freely moving solid objects in a free-surface flow subject to hydrodynamic and solid contact forces. An SPH Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formalism was used to model the fluid flow and the hydrodynamic forces exerted on solid objects. This study involved coupling the existing SPH-ALE model with the discrete element method (DEM) used to model solid interactions with other solids and with boundaries. The solid interactions were implemented as both a hard-sphere model based on instantaneous, inelastic collisions, and a soft-sphere linear spring and dashpot model based on force-displacement relationships. Application and validation test cases of freely moving solid objects were simulated and compared with analytical solutions, laboratory experiments, and other computational results. These new capabilities were then applied to river ice dynamics problems. The methods used in this study are suited to smaller scale river ice processes where the dynamic effects may not be captured with traditional depth-averaged modelling techniques. Computational results showing the stability of a floating ice block approaching a stationary cover and ice accumulation upstream of an obstruction are encouraging and they show promise to serve as a useful quantitative engineering tool in the future. / Les embâcles de glace peuvent causer de nombreux problèmes, y compris des inondations, des dommages aux structures, interférence avec la navigation et des restrictions sur les opérations hydroélectriques. Leur coût annuel pour l'économie canadienne est estimé à presque 100 millions de dollars. Cette thèse étude l'application de la méthode de simulation numérique, smoothed particle hydrodynamics (SPH) pour les problèmes de glace en rivière. SPH est une méthode utilisée pour résoudre les problèmes de dynamique des fluides, dans laquelle le liquide est modélisé par un ensemble de particules. Cette méthode est particulièrement bien adaptée pour modéliser les écoulements à surfaces libres. Les principales contributions de cette étude sont les nouveaux développements apportés à un code SPH existant, permettant la simulation d'objets solides qui sont emportés avec l'écoulement à surface libre. Un formalisme SPH Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) a été utilisé pour modéliser l'écoulement du fluide et les forces hydrodynamiques sur les objets solides. Cette étude porte sur le couplage du modèle existant SPH-ALE avec la discrete element method (DEM) utilisée pour modéliser les interactions solides entre eux et avec des parois. Les interactions solides ont été implémentées comme un modèle de hard-sphere, basé sur les collisions inélastiques instantanées, ainsi qu'un modèle soft-sphere basé sur les relations entre les forces et les déplacements. Des cas-test de validation et application ont été simulés et évalués pour vérification avec des solutions analytiques, des expériences de laboratoire, et d'autres résultats de calcul. Ces nouvelles fonctionnalités ont ensuite été appliquées aux problèmes dynamiques de glace en rivière. Les résultats numériques montrent la stabilité d'un bloc de glace flottant qui s'approche un bloc fixe et l'accumulation de glace en amont d'une obstruction. Ces résultats prometteurs permettent de valider cette technique pour l'évaluation quantitative future en ingénierie.

This thesis presents the work undertaken to characterize the mechanical, physical and fabric characteristics of the argillaceous Lindsay-Cobourg Limestone (LCL), which is a candidate host rock for the construction of a Deep Ground Repository (DGR) for storing low and intermediate level radioactive waste. The work includes a range of tests that were conducted to determine the fabric of the rock, the physical properties of the discrete species of rock and the bulk hydraulic and mechanical properties of representative volume elements of the rock. Emphasis is placed on the application of the "Plug Test" developed at McGill for estimating the tensile strength of the rock as a convenient alternative to the conventional tests such as the Brazilian splitting test. The influence of stratification on the estimation of tensile strength of the LL is discussed. / Cette thèse décrit le travail entrepris pour caractériser la roche calcaire argileuse Lindsay-Cobourg (LCL), une strate géologique candidate pour la construction du Deep Ground Repository (DGR), un site pour disposer de déchets radioactifs de niveau d'intensité basse ou moyenne. La recherche inclut des expériences pour déterminer la résistance à la compression et la traction, les propriétés physiques, la perméabilité et la composition du matériau. La recherche porte principalement sur des expériences sur la résistance à la traction, ce qui inclut une méthode alternative pour tester la résistance d'un matériau cassant, le test d'expansion de la cavité centrale, ainsi que la plus traditionnelle méthode indirect dite « Brésilienne ». L'effet de l'anisotropie du LCL est discuté dans le cas des expériences sur la résistance à la traction.

Worldwide CO2 generation is estimated to range between 25 and 30 gigatonne per year. Environmental specialists and legislators suggest that preventing even a small percentage of this CO2 from entering the atmosphere can help alleviate the emission-induced climatic changes. It is estimated that for the cement industry, each tonne of cement clinker generates approximately 0.8 tonne of CO2. Therefore, the mitigation of carbon dioxide has become a collective global challenge, where legislative efforts in many countries seek to mandate the recovery of flue gas CO2 in the near future. The concept of Carbon Capture and Utilization (CCU) presents a valid means towards the effective containment of CO2 in the cement industry and its long-term fixation through utilization in the concrete industry. Carbonation curing meets the criteria of less emissions and energy consumption by presenting proactive efforts towards sustainable construction practices in the cement and concrete industries. In this study, the basic concept of CCU in cement and concrete industry will be adapted to model cradle-to-grave scenarios for carbonation curing of concrete products, which are then compared to conventional steam curing to investigate the economic, technical, and environmental benefits. The energy consumption related to the different components of CCU, which include CO2 capture, compression, transportation and utilization, were optimized to yield the lowest cost of carbonation curing scenario. Given CCU's economic benefits and strength attributes, it is possible for cement and concrete industry to attain the levied regulated emission reductions, justify its environmental contribution and keep economical competitiveness. / La production mondiale annuelle de CO2 est estimée être entre 25 et 30 gigatonnes. Les spécialistes de l'environnement et les législateurs suggèrent que la prévention d'un pourcentage minime de ce CO2 relâché dans l'atmosphère peut contribuer à atténuer les changements climatiques induits par ces émissions. Il est considéré que pour l'industrie du ciment, chaque tonne de scorie de ciment produite émet environ 0.8 tonne de CO2. Par conséquent, l'atténuation de dioxyde de carbone est devenue un défi collectif mondial, d'où les efforts législatifs dans de nombreux pays cherchent à imposer la récupération des gaz de combustion du CO2 dans un avenir proche. Le concept de la capture du carbone et de son utilisation (CCU) présente un moyen valable afin de confiner efficacement le CO2 dans l'industrie du ciment ainsi qu'à sa fixation permanente grâce à son utilisation dans le béton. Le durcissement du béton par carbonatation présente un moyen proactif pour réduire les émissions ainsi qu'à diminuer la consommation d'énergie dans la production de produits de béton durables. Dans cette étude, la CCU dans l'industrie du ciment et du béton sera adapté à des scenarios pour modéliser le concept du berceau à la tombe pour le durcissement de carbonatation de produits en béton. Ces scénarios seront ensuite comparés à la vapeur conventionnel durcissement pour enquêter sur les avantages économiques, techniques et environnementaux. La consommation d'énergie liée aux différentes étapes de la CCU, qui comprennent la capture, la compression, le transport et l'utilisation, ont été optimisés pour obtenir le coût le plus bas dans le scénario de durcissement de carbonatation. Compte tenu des avantages économiques du CCU et la résistance mécaniques des produits carbonatés, il est possible pour le ciment et l'industrie du béton à atteindre les réductions d'émissions réglementés, justifier sa contribution à l'environnement et maintenir sa compétitivité économique.

Global climate change has been considered in many engineering studies due to its drastic impacts on the design and planning of various infrastructures. In order to reduce the risks of those impacts, the present study focuses on accurate prediction of daily temperature extremes for future periods under different climate change scenarios. The main objectives of this study are therefore: (a) to detect the evidences of climate change from the statistical analysis of existing observed daily extreme temperature data; (b) to assess the performance of single-site and multi-site statistical downscaling (SD) approaches in order to identify the best SD model that could describe accurately the linkage between global scale climate variables and the observed statistical properties of daily temperature extremes at a given local site; and (c) to provide a prediction of daily temperature extremes for future periods based on the best SD model identified under different climate change scenarios. Firstly, a detailed statistical analysis of daily extreme temperature data available during the 1973-2009 period from a network of 25 weather stations located in South Korea was carried out to identify the possible trends in 18 different temperature characteristics. Results of this data analysis have indicated significant changes in the characteristics of daily maximum temperature (Tmax) and daily minimum temperature (Tmin) during this period. In particular, the positive trends in annual means of Tmax and Tmin were found statistically significant. In addition, the number of cold events tends to decrease while the number of warm events tends to increase at most of the stations considered. Secondly, statistical downscaling methods were used to describe the linkage between the coarse resolution of General Circulation Model (GCM) climate variables and the daily extreme temperature characteristics at a local site for impact assessments. Most previous studies have been dealing with downscaling of daily temperature extremes at a single site. However, more recent studies have been conducted to develop improved downscaling methods for many sites concurrently. This study was carried out to assess the performance of the multi-site SD method based on the Singular Value Decomposition (SVD) method as compared with the performance of the popular SDSM for single-site downscaling. The application of the multi-site and single-site SD methods was performed using the observed daily Tmax and Tmin data from the 25 stations in South Korea and the corresponding NCEP re-analysis data for the 1973-2001 period. It was found that the multi-site SD method and the single-site SDSM could accurately reproduce basic properties of Tmax and Tmin at each local site. However, the multi-site SD method could describe more accurately the temporal and spatial correlations of daily temperature extremes than the SDSM. Overall, the multi-site SD method was found to be more accurate than the SDSM. Finally, future prediction of daily extreme temperatures was accomplished based on the multi-site SD method under the A1B and A2 climate scenarios provided by the third version of the Canadian Global Climate Model (CGCM3). The increasing trends were found in the monthly means of Tmax and Tmin, the monthly90th percentiles of Tmax, and the monthly10th percentiles of Tmin for the future 2010-2100 period over South Korea. / Le changement climatique global a été introduit dans les études d'ingénierie en raison de ses impacts importants sur la conception et la planification des infrastructures. Afin de réduire ces impacts, la présente étude se concentre sur la possibilité d'obtenir des prévisions précises des températures extrêmes pour les périodes futures sous divers scénarios de changement climatique. Les objectifs principaux de cette étude sont alors (a) de détecter les éléments reliés au changement climatique à partir de l'analyse statistique des données disponible de températures extrêmes journalières; (b) d'évaluer la performance des techniques de mise en échelle statistique (SD : Statistical Downscaling) en un site et en plusieurs sites pour identifier le meilleur modèle SD qui est capable décrire correctement le lien entre les variables climatiques globales et les propriétés statistiques observées des températures extrêmes journalières en un site choisi; et (c) de fournir une prévision des températures extrêmes pour le futur en se basant sur le meilleur modèle SD identifié pour divers scénarios de changement climatique. Premièrement, une analyse statistique détaillée des données de températures extrêmes journalières disponibles pour la période de 1973-2009 d'un réseau de 25 stations météorologiques situé en la Corée du Sud a été effectuée pour identifier les tendances possibles dans les 18 propriétés de température. Les résultats de cette analyse des données ont indiqué des changements significatifs sur les caractéristiques de température maximale journalière (Tmax) et de température minimale journalière (Tmin) pendant cette période. En particulier, des tendances positives statistiquement significatives dans les moyennes annuelles de Tmax et Tmin ont été identifiées. De plus, le nombre d'événements froids a eu une tendance de diminution tandis que le nombre d'événements chauds a eu une tendance d'augmentation pour la plupart de stations considérées. Deuxièmement, les méthodes SD ont été utilisées pour établir le lien entre la résolution grossière des variables climatiques du modèle de circulation générale (MCG) et les propriétés de températures extrêmes journalières en un site pour les évaluations d'impact. La plupart des études antérieures ont été effectuées sur la mise en échelle des températures extrêmes journalières en un seul site. Cependant, des études plus récentes ont été réalisées pour élaborer des méthodes de mise en échelle en plusieurs sites simultanément. Cette étude a été effectuée pour évaluer la performance de la méthode SD en multi-sites basée sur la technique de décomposition en valeurs singulières (SVD) en comparant avec celle de la méthode de mise en échelle statistique populaire SDSM en un site. L'application de ces deux méthodes a été réalisée en utilisant les données observées de températures extrêmes journalières Tmax et Tmin de 25 stations météorologiques en Corée du Sud et les données de NCEP correspondantes pour la période de 1973 à 2001. On a trouvé que les méthodes de mise en échelle multi-sites et en un site SDSM sont capables de reproduire correctement les caractéristiques statistiques de base de Tmax et Tmin en chaque site. Toutefois, l'approche multi-site peut reproduire d'une façon plus précise les corrélations temporelle et spatiale que la méthode SDSM. En général, l'approche multi-site peut fournir des estimations plus précises des caractéristiques Tmax et Tmin que celles données par la méthode SDSM. Enfin, la prévision des températures extrêmes quotidiennes est faite en appliquant l'approche multi-sites SD pour les scénarios de changement climatique A1B et A2 fournis par le modèle climatique global canadien (MCCG3). Les résultats de cette prévision ont indiqué une tendance croissante dans les valeurs moyennes mensuelles de Tmax et Tmin, la 90e percentile de Tmax et la 10e percentile de Tmin pour la période de 2010 à 2100 à travers de la Corée du Sud.

It is now recognized in the field of soil mechanics that the energy condition of the soil-water system determines such diverse and important soil properties as shear strength and the availability of the water for plant growth (Taylor, Evans and Kemper, 1961; Rosenqvist, 1962). [...]

In the context of Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) there is an increasing need for the development of rapid damage assessment methodologies for buildings that will enable stakeholders to take informed decisions for management of rescue resources, for reliable estimation of economic losses after an earthquake event in an urban area and for seismic rehabilitation of damaged infrastructure. An important difficulty to assess the post-earthquake functionality of a steel building is the fact that after an earthquake a detailed engineering inspection is typically required. These inspections cause long delays in getting back to operational stage even in those buildings that would most likely be classified as safe and functional after the inspection. This research thesis proposes a computationally efficient methodology for rapid earthquake damage on instrumented steel buildings located in an urban area that can facilitate these needs. A continuous model is employed as part of the proposed methodology that is calibrated within seconds with a computationally efficient optimization scheme, which uses an improved version of a general pattern search in combination with the modal minimization method. Based on the calibrated numerical model, the maximum story drift profile along the height of an instrumented steel building is obtained, given the recorded earthquake response at the instrumented floors of the same building. This drift profile is then used with drift-based fragility curves that express the probability of reaching or exceeding pre-described damage states in pre-qualified beam-to-column fully restraint moment connections. The proposed methodology is validated with a number of instrumented steel frame buildings located in a highly seismic urban area that experienced an actual earthquake event. Results show near perfect mapping of structural damage for light, intermediate and severely damaged steel frame buildings after a comparison with the actual damage inspections of the same buildings after the earthquake. The proposed methodology for rapid earthquake damage assessment on instrumented buildings is employed to demonstrate the concept of city-scale building simulation to facilitate emergency actions after a seismic event in an urban area. For this reason, we employed data from 22 stations in California that recorded the 1994 Northridge earthquake. Generalized structural damage maps are developed with the use of GIS for steel frame buildings around the Los Angeles area to illustrate the concept of "city-scale" structural damage assessment. The utilization of the proposed methodology is also demonstrated through an Android cell-phone application that has been developed that allows a structural engineer to conduct a qualitative structural damage assessment of an instrumented steel building after an earthquake on-the-fly while being on the building site. / Dans le contexte de la conception parasismique basée sur la performance (PBEE), il existe un besoin de développer des méthodes rapides d'évaluation de l'endommagement des bâtiments qui permettront aux intervenants de prendre des décisions éclairées dans leur gestion des ressources de sauvetage, l'estimation fiable des pertes économiques suite à un tremblement de terre dans une zone urbaine, ou bien la réhabilitation sismique des infrastructures endommagées. L'une des plus grandes difficultés rencontrées lors de l'évaluation de la fonctionnalité d'un bâtiment à ossature d'acier se présente lors de l'inspection technique détaillée, généralement requise suite à un tremblement de terre important. Ces inspections peuvent occasionner de longs retards avant le retour à la phase opérationnelle, et ce même lorsqu'un bâtiment est classé sécuritaire et fonctionnel. Pour pallier ces délais, cette thèse propose une méthodologie de calcul efficace qui permettra d'estimer rapidement la réponse maximale et le niveau d'endommagement probable d'un bâtiment en acier instrumenté dans une zone urbaine suite à un tremblement de terre de courte durée. Un modèle continu étalonné en quelques secondes avec un schéma d'optimisation de calcul efficace est proposé.. Le modèle utilise une version améliorée d'un modèle général de recherche ainsi que la méthode de minimisation modale. En appliquant le modèle numérique calibré aux réponses enregistrées aux étages instrumentés d'un bâtiment, il est possible d'obtenir le profil de déplacement inter-étage maximum. Ce profil est ensuite utilisé avec des courbes de fragilité qui indiquent la probabilité d'atteindre ou dépasser les états endommagés dans une connexion pré-qualifiée pour résister aux moments à l'intersection de la poutre et de la colonne. La méthodologie proposée est validée par un certain nombre de bâtiments instrumentés de type cadre en acier situés dans une zone hautement sismique en milieu urbain qui a subi un tremblement de terre. La comparaison entre les résultats du modèle et les dommages réels des bâtiments inspectés après le tremblement de terre indique une cartographie presque parfaite des dommages structuraux pour les bâtiments en acier avec des niveaux d'endommagement faible, intermédiaire et sévère. La méthodologie proposée pour l'évaluation rapide des dommages liés aux tremblements de terre sur les bâtiments instrumentés est utilisée pour illustrer le concept de "simulation des dommages à l'échelle urbaine" pour faciliter le déploiement des mesures d'urgence après un séisme. Pour cette application, nous avons utilisé les données de 22 stations situées en Californie qui ont enregistré le tremblement de terre de 1994 à Northridge. Des cartes répertoriant les dommages structuraux sont développées avec l'utilisation des SIG pour les bâtiments à ossature en acier autour de la région de Los Angeles. Il a été démontré que l'utilisation de la méthode proposée est également possible grâce à une application sur téléphone portable Android et qui permet à un ingénieur en structure de procéder à une évaluation qualitative "à la volée".

Thaumasite formation in carbonated Ordinary Portland Cement (OPC) and carbonated Portland Limestone Cement (PLC) was investigated. The study was motivated by the question of whether or not the carbonation curing of concrete would make final concrete products more vulnerable to low temperature sulphate attack. The Thaumasite Form of Sulphate Attack (TSA) was discovered in concrete containing limestone powder exposed to sulphates in cold and damp environments. Carbonation curing of concrete could produce a large quantity of calcium carbonates in OPC and PLC, making them analogous to the concretes containing limestone powder. The vulnerability of carbonated concretes to thaumasite formation was thus studied. It was surprisingly found that carbonation curing at early age had significantly improved the resistance to TSA in both OPC and PLC. The improved resistance of carbonated cements was attributed to a decrease in pH at the surface of the specimens, a reduction in calcium hydroxide due to the carbonation reaction, the highly crystalline nature of calcium carbonates produced by carbonation, and the improved resistance to gas permeability. / La formation de thaumasite dans du ciment Portland ordinaire et du ciment Portland comportant du carbonate de calcium qui furent sujet à la carbonatation fut vérifiée. La motivation de la recherche est de déterminer si le béton carboné est vulnérable à une attaque chimique en présence de sulfates, lorsque exposé à de basses températures. La formation de thaumasite fut remarquée dans du béton contenant du ciment Portland comportant du carbonate de calcium. La carbonatation du béton produit aussi une grande quantité de carbonate de calcium, ce qui peut rendre ce type de béton plus vulnérable à la formation de thaumasite. La vulnérabilité du béton sujet à la carbonatation et exposé au thaumasite fut donc étudiée. Il fut surprenant de trouver que le béton sujet à la carbonatation avait une résistance améliorée à la formation de thaumasite. L'amélioration de la résistance du béton carboné fut attribuée à une réduction du pH à la surface des spécimens, une diminution de l'hydroxyde de calcium présent dans le ciment due à la réaction de carbonatation, la structure cristalline des carbonates formés par carbonatation, et la nature moins perméable des spécimens sujets à la carbonatation.

A recurring issue is that of increased car dependence in major North American cities. Policy makers are challenged to find new and innovative solutions to counter the negative externalities of this personal vehicle dependence. For instance, the air pollution and greenhouse gas emissions resulting from private vehicular travel is of a particular concern for the health and safety of future generations. Moreover, the prevalence of sub-urban life in North American cities in the recent years has resulted in increased private vehicle usage while reducing public transportation systems usage. A well planned and efficient public transportation system can provide equitable service and accessibility to the population as well as contributing to the reduction of air pollution and GHG emissions. An effective solution lies in transit agencies and government implementing policies that maximize transit use and minimize car dependence. Not surprisingly, many urban regions are enhancing public transportation infrastructure to address the private vehicle use challenge. A number of research efforts have been focussing on understanding individual behavioral challenges in using transit while several other studies have examined the factors affecting transit operations. These studies provide important information to local agencies and transit agencies to enhance public transit services and operations. This thesis is a collection of three distinct studies, each relating to public transportation issues from different perspectives. The first study examines individual home to work/school commute patterns in Montreal, Canada with an emphasis on the transit mode of travel. The overarching theme of this research is to examine the effect of the performance of the public transportation system on commuter travel mode and transit route choice (for transit riders) in Montreal. We investigate two specific aspects of commute mode choice: (1) the factors that dissuade individuals from commuting by public transit and (2) the attributes that influence transit route choice decisions (for those individuals who commute by public transit). The second study is an effort to develop a framework for a better understanding of commuter train users' mode and station choice behavior. Typically, mode and station choice for commuter train users is modeled as a hierarchical choice with mode being considered as the first choice in the sequence. This research proposes a latent segmentation based approach to relax the hierarchy. In particular, this innovative approach simultaneously considers two segments of station and access mode choice behavior: Segment 1 - station first and mode second and Segment 2 – mode first and station second. The allocation to the two segments is achieved through a latent segmentation approach that determines the probability of assigning the individual to either of these segments as a function of socio-demographic variables, level of service (LOS) parameters, trip characteristics, land-use and built environment factors, and station characteristics. Finally, the third study draws attention to the spatial characteristics affecting transit ridership. An analysis of bus stop level boarding and alighting is undertaken by developing ordered response models of the bus stop specific boarding and alighting by time of day. The analysis quantifies the influence of various exogenous factors including public transit accessibility indices (number of bus/metro/train stops around each stop, length of bus/metro/train lines, length of exclusive bus lanes), infrastructure attributes (road length by functional classification, bike lane lengths, distance to central business district, CBD), and land use measures (number of parks and their areas, residential area, number of commerces and their area, government and institutional area, resource and industrial area, and population density). / Un obstacle récurrent est celui de la dépendance automobile. Les dirigeants ont le défi de trouver de nouvelles solutions et innovation afin de contrer les effets négatifs de cette dépendance. La pollution atmosphérique ainsi que les gaz à effet de serre (GES) provenant du haut taux d'utilisation automobile sont des enjeux importants pour la santé et sécurité des générations à suivre. De plus, l'expansion rapide des banlieues dans les villes nord-américaines encourage la surutilisation de l'automobile tout en diminuant l'usage du transport en commun. Un réseau efficace et une bonne planification d'un système de transport collectif peut offrir un service équitable et accessible à la population tout en contribuant à la diminution de la pollution atmosphérique et émissions de GES. Une piste intéressante en guise de solution est d'implanter des politiques vertes visant à augmenter l'achalandage du transport en commun et diminuer la dépendance automobile. Sans surprise, plusieurs régions métropolitaines cherchent à améliorer leur service et l'infrastructure du transport collectif afin d'offrir une alternative viable au transport privé. Une multitude d'étude cherchent à mieux comprendre les comportements individuels portant à l'utilisation du transport en commun tandis que d'autres se concentrent plutôt sur le côté opérationnel. Ces études sont d'une importance primordiale, puisque l'information obtenue peut être utilisée par les agences de transport pour optimiser leur service. Cette thèse est un recueil de trois études distinctes, dans laquelle le thème du transport en commun est abordé en différentes perspectives. La première étude examine les déplacements domicile-travail et domicile-école à Montréal, avec une emphase particulière sur le transport collectif. Le thème global de cette recherche est d'examiner l'effet de la performance du transport en commun sur le choix modal et choix de route (pour utilisateurs de transport en commun) d'un individu. Deux aspects du choix modal sont examinés : (1) les facteurs qui dissuadent un individu d'opter pour le transport collectif et (2) les caractéristiques qui influences le choix de la route empruntée (pour les déplacements en transport en commun). Ensuite, la deuxième étude vise à développer une structure ayant pour but de mieux comprendre le choix modal et le choix de gare pour les utilisateurs de trains de banlieues. Ces choix sont typiquement modélisés de manière hiérarchique, dans laquelle le mode d'accès se trouve à être le premier choix dans la séquence. Cette étude propose une approche basée sur la segmentation latente permettant une relaxation de cette hiérarchie. En fait, cette approche innovatrice prend en considération simultanément deux segments des choix de gare et mode d'accès : Segment 1- La gare est choisie avant le mode d'accès et Segment 2 – l'inverse. L'approche de segmentation latente permet détermine la probabilité d'appartenir à l'un ou l'autre des segments pour chaque individu en fonction de données sociodémographiques, du niveau de service du réseau, des caractéristiques de déplacements, des facteurs de l'aménagement de l'espace urbain ainsi que les particularités des gares. La troisième et dernière étude porte une attention particulière au lien entre l'espace urbain et l'achalandage. Une analyse des montées et des descentes à chaque arrêt d'autobus sur l'île de Montréal est effectuée à l'aide d'un modèle à réponse ordonnée pour différentes périodes de la journée. Cette analyse quantifie l'influence d'une multitude de facteurs exogènes autour de chaque arrêt, dont des indices d'accessibilité du transport collectif, l'infrastructure (présence d'autoroutes, artères et de piste cyclable ainsi que la distance au centre-ville) et l'aménagement urbain (nombre de parcs et leurs superficies, nombre de commerces et leurs superficies, les zones résidentielles, les zone industrielles et la densité de la population).